一种适应多工作模式的智能车载直流电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及到轨道交通的供电技术领域，特指一种可适应多工作模式的智能车载直流电源。
【背景技术】
[0002]目前，轨道交通车辆产品应用的直流电源方案，一般不适用在多工作模式下应用，且功能集成度较低。
[0003]如图1所示，为现有技术中的一种直流电源方案，功率模块采用半桥DC/DC模块式设计，主要由全桥整流电路、滤波电路、高频逆变电路(包含高频变压器)、二次整流电路、输出滤波电路等组成。采用导轨式安装，通过螺钉固定在安装梁上，在结构上可分为输入部分，主电路部分和输出部分等三个部分，采用强迫风冷却方式进行散热。但是，这种方案仅适用于3AC380V供电模式下应用且不具有独立的自动控制功能，集成度不高。
[0004]如图2所示，为现有技术中的另一种直流电源方案，系统集主电路、控制电路于一体，主电路采用斩波电路结构，输入电源可为DC1500V电源，也可为3AC380V电源，输出最高电压可达DC921V;可通过不同的输入接口实现不同种类电能的输入，并进行工作模式选择。但是，该方案适用于3AC380V与DC1500V供电模式下应用，其主电路采用斩波电路，不具备输入输出隔离功能，且两种模式输入电压差别很大，器件选型困难。
[0005]综上所述，现有技术中适用于轨道交通车辆产品的直流电源均存在集成度不高，工作模式单一兼容性不高，功率密度小，体积大，重量重，不便于维护等缺点。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、功能强大、集成度高、使用维护方便、兼容性好的适应多工作模式的智能车载直流电源。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种适应多工作模式的智能车载直流电源，包括功率模块和微机控制单元，所述功率模块包括依次相连的三相全桥整流电路、预充电电路、滤波电路、高频逆变电路、二次整流电路及输出滤波电路，所述高频逆变电路内包括用来实现电源的输入与输出之间电气隔离的高频变压器，所述高频逆变电路处设有隔离驱动单元；所述功率模块的输入端连接3AC380V和/或DC600V电源作为输入，输出DC110V电源向直流负载、蓄电池提供能量；所述3AC380V电源接入三相全桥整流电路，所述DC600V电源直接接入预充电电路。
[0008]作为本发明的进一步改进:还包括应急电源，所述应急电源通过外设应急开关进行控制；正常情况下应急开关断开，由外部DC110V供电；当蓄电池馈电时，外接3AC380V电源，闭合应急开关，通过应急电源供电，使本设备正常启动实现其自举功能。
[0009]作为本发明的进一步改进:还包括传感器监测电路，所述传感器监测电路通过电压传感器和电流传感器检测输出电压、电流及蓄电池电流，将检测到信号送至微机控制单元进行闭环控制，通过微机控制单元调节输出电压和蓄电池电流限值的给定值。
[0010]作为本发明的进一步改进:所述微机控制单元对整个系统的数字量、模拟量采集判断及启停逻辑控制，并通过自带通信端口实现与上位机的数据交换、控制参数设定以及自身程序更新。
[0011]作为本发明的进一步改进:所述微机控制单元内置电池识别模式以对碱性电池和锂电池两种不同电池进行不同的充电模式；带碱性电池工作模式下可通过与车载网络MVB通信获取蓄电池温度信号，进行充电控制；带锂电池工作模式下可通过RS485信号获取电池状态，根据指令对电池进行充电。
[0012]作为本发明的进一步改进:还包括散热系统，所述散热系统与微机控制单元相连并通过微机控制单元控制。
[0013]与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明是一种适应多工作模式的智能车载直流电源，可用于轨道交通车辆产品，对外提供直流电源和向蓄电池补偿充电；本发明采用高度集成化设计，包括功率模块、控制单元、散热组件、应急启动模块及外围辅助电路等，集智能控制、自检保护、故障记录及诊断、通信、蓄电池充电控制等一系列功能于一体，可适用于DC600V和3AC380V两种输入模式，也可同时兼容碱性电池与锂电池的不同充电模式。本发明具有结构简单、功能强大、集成度高、使用维护方便等优点。
【附图说明】
[0014]图1是现有技术中一种电源方案的原理示意图。
[0015]图2是现有技术中另外一种电源方案的原理示意图。
[0016]图3是本发明在应用时的原理示意图。
[0017]图4是本发明在具体应用实例中的框架原理示意图。
[0018]图5是本发明在具体应用实例中的电路原理示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0020]如图3、图4和图5所示，本发明的适应多工作模式的智能车载直流电源，包括功率模块、微机控制单元、传感器检测电路、应急电源单元及散热系统，所述功率模块包括依次相连的三相全桥整流电路、预充电电路、滤波电路、高频逆变电路(包含高频变压器)、二次整流电路及输出滤波电路，高频逆变电路处设有隔离驱动单元。本发明可采用3AC380V或DC600V电源作为其输入，在两种不同的供电模式下均可正常工作，输出DC110V电源向直流负载、蓄电池提供能量，输出功率不小于28kW ;其中3AC380V接入三相全桥整流电路，DC600V直接接入预充电电路。高频逆变电路内的高频变压器用来实现电源的输入与输出之间的电气隔尚。
[0021]本发明可以实现软启动，即在电源正常启动时，通过控制软件设置输出电压线性上升，从而实现电源的软启动。为防止损伤蓄电池和后续负载，本发明具有完善的保护功能。这些保护功能可以使设备在不加任何外围保护装置的情况下，有序的关闭。此外，其还具有自诊断功能，各种故障状态可以通过LED灯的组合进行显示，并通过网络发送至上位机，其自身也将对故障进行记录。
[0022]微机控制单元作为控制单元，用来实现对整个系统的数字量、模拟量采集判断及启停逻辑控制，具备故障自诊断与保护、故障记录与故障下载、工作模式识别等功能，并可通过自带通信端口实现与上位机的数据交换、控制参数设定以及自身程序更新。本发明还包括散热系统，所述散热系统与微机控制单元相连并通过微机控制单元控制。此外，控制单元还集成了高频控制电源板，可向散热风机、功率驱动模块、控制芯片等设备提供5V、±15V、+24V 电源。
[0023]本实施例作为较佳实施例，进一步在其内部设置应急电源，该应急电源可通过外设应急开关进行控制。正常情况下，应急开关断开，控制系统由外部DC110V供电；当蓄电池馈电时，可外接3AC380V电源，闭合应急开关，通过应急电源向控制系统供电，可使本设备正常启动实现其自举功能。
[0024]本实施例作为较佳实施例，进一步设置传感器监测电路，即通过电压传感器和电流传感器检测输出电压、电流及蓄电池电流，将检测到信号送至微机控制单元，从而实现输出电压、电流(蓄电池充电电流)的闭环控制。同时，还可以进一步调节输出电压和蓄电池电流限值的给定值(按照蓄电池特性)，从而实现对蓄电池的管理功能。
[0025]本实施例作为较佳实施例，进一步还可适用并自动识别碱性电池与锂电池两种不同电池充电模式，带碱性电池工作模式下可通过与车载网络MVB通信获取蓄电池温度信号，进行充电控制；带锂电池工作模式下可通过RS485信号获取电池状态，从而根据指令对电池进行充电。本发明可以最大限度保护蓄电池，减少蓄电池的维护次数，延长蓄电池的使用寿命。
[0026]以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种适应多工作模式的智能车载直流电源，其特征在于，包括功率模块和微机控制单元，所述功率模块包括依次相连的三相全桥整流电路、预充电电路、滤波电路、高频逆变电路、二次整流电路及输出滤波电路，所述高频逆变电路内包括用来实现电源的输入与输出之间电气隔离的高频变压器，所述高频逆变电路处设有隔离驱动单元；所述功率模块的输入端连接3AC380V和/或DC600V电源作为输入，输出DC110V电源向直流负载、蓄电池提供能量；所述3AC380V电源接入三相全桥整流电路，所述DC600V电源直接接入预充电电路。2.根据权利要求1所述的适应多工作模式的智能车载直流电源，其特征在于，还包括应急电源，所述应急电源通过外设应急开关进行控制；正常情况下应急开关断开，由外部DC110V供电；当蓄电池馈电时，外接3AC380V电源，闭合应急开关，通过应急电源供电，使本设备正常启动实现其自举功能。3.根据权利要求1所述的适应多工作模式的智能车载直流电源，其特征在于，还包括传感器监测电路，所述传感器监测电路通过电压传感器和电流传感器检测输出电压、电流及蓄电池电流，将检测到信号送至微机控制单元进行闭环控制，通过微机控制单元调节输出电压和蓄电池电流限值的给定值。4.根据权利要求1或2或3所述的适应多工作模式的智能车载直流电源，其特征在于，所述微机控制单元对整个系统的数字量、模拟量采集判断及启停逻辑控制，并通过自带通信端口实现与上位机的数据交换、控制参数设定以及自身程序更新。5.根据权利要求4所述的适应多工作模式的智能车载直流电源，其特征在于，所述微机控制单元内置电池识别模式以对碱性电池和锂电池两种不同电池进行不同的充电模式；带碱性电池工作模式下可通过与车载网络MVB通信获取蓄电池温度信号，进行充电控制；带锂电池工作模式下可通过RS485信号获取电池状态，根据指令对电池进行充电。6.根据权利要求1或2或3所述的适应多工作模式的智能车载直流电源，其特征在于，还包括散热系统，所述散热系统与微机控制单元相连并通过微机控制单元控制。
【专利摘要】本发明公开了一种适应多工作模式的智能车载直流电源，包括功率模块和微机控制单元，功率模块包括依次相连的三相全桥整流电路、预充电电路、滤波电路、高频逆变电路、二次整流电路及输出滤波电路，高频逆变电路内包括用来实现电源的输入与输出之间电气隔离的高频变压器，高频逆变电路处设有隔离驱动单元；功率模块的输入端连接3AC380V和/或DC600V电源作为输入，输出DC110V电源向直流负载、蓄电池提供能量；3AC380V电源接入三相全桥整流电路，DC600V电源直接接入预充电电路。本发明具有结构简单、功能强大、集成度高、使用维护方便、兼容性好等优点。
【IPC分类】H02J9/04, H02M3/335, H02J7/00
【公开号】CN105305828
【申请号】CN201410291733
【发明人】张小勇, 周帅, 谢伟, 张庆, 刘长清
【申请人】株洲南车时代电气股份有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2014年6月26日